2. Особенности получения деталей из композиционных порошковых материалов. Изготовление полуфабрикатов и изделий из эвтектических композиционных материалов.

Типовая технологическая схема получения изделий из композиционных порошковых материалов включает:

1. Производство составных элементов композиции.

2. Формование заготовки.

3. Спекание заготовки при температуре ниже температуры плавления основного компонента.

4. Дополнительная обработка изделия (регулирование структуры и размерная обработка).

Формование заготовок, т.е. придание материалу формы, плотности и прочности, необходимо для выполнения последующих операций изготовления изделия осуществляется различными методами. Наиболее распространенный из них является прессование в стальной пресс-форме.

Ленточные изделия формуют прокаткой между двумя гладкими валками. Длинномерные заготовки типа прутков, труб, углов получают мундштучным прессованием. Для этого порошок с пластификатором помещают в контейнер и выдавливают из него пуансоном через отверстие в мундштуке. Прессуемый порошок предварительно подогревают. В качестве пластификаторов используют парафин, крахмал и др.

Сосуды и изделия сложной формы, которые трудно изготовить обычными способами прессования, получают шликерным формованием. Этот процесс заключается в заливке в пористую форму шликера однородной концентрированной суспензии порошка в жидкости. Жидкость впитывается в поры формы, а частицы порошка оседают на ее стенках, создавая твердый слой. Формование слоя занимает 1-60 мин. в зависимости от толщины стенки изделия.

Спекание – решающая стадия в формировании свойств изделия. Спекание многокомпонентных смесей может осуществляться как в твердой, так и в жидкой фазе.

Твердофазное спекание проводится при температуре 0,7-0,9 абсолютной температуры плавления наиболее легкоплавкого компонента. На начальной стадии спекания, благодаря поверхностной диффузии, происходит расширение участков контакта частиц порошка и увеличивается сцепление частиц как между собой, так и с матрицей. При этом пустоты между частицами постепенно приобретают округлую форму. На последующих стадиях спекания происходит объемная диффузия, уменьшается объем пор и усадка прессовки. Прочность и плотность спекаемых изделий существенно зависит от атмосферы, в которой проводят спекание. Восстановительные среды предпочтительнее нейтральных газов, так как восстановление оксидных пленок на частицах порошка, ускоряет спекание. Полно и быстро происходит спекание в вакууме.

Жидкофазное спекание позволяет получать более плотные изделия, чем твердофазное. Однако, оно возможно, если жидкая фаза обеспечивает смачивание твердой фазы. В противном случае оно тормозит спекание.

Спеченные изделия в ряде случаев подвергают дополнительной обработке. Основные ее виды это регулирование структуры и размерная обработка изделий. Регулирование структуры осуществляется термообработкой, доводка изделий по размеру – механической обработкой или калибровкой.

Ниже для примера приведены краткие сведения по технологии изготовления некоторых композиционных материалов.

Так изделия из дисперсно-упрочненного композиционного материала, представляющего собой спеченную алюминиевую пудру (САП) или по-другому – алюминий, упрочненный частицами оксида алюминия, изготавливаются по следующей технологии: холодное прессование, предварительное спекание, горячее прессование, прокатка или выдавливание спеченной алюминиевой заготовки в форме готового изделия и последующей дополнительной термообработке. Армирование композиционных материалов на основе алюминия и его сплавов короткими волокнами проводят методом порошковой металлургии, состоящими из прессования с последующей гидроэкструзией или прокаткой заготовок.

Эвтектические композиционные материалы

Эвтектическим и композиционными материалами называются сплавы эвтектического или близкого к эвтектическому состава, в которых упрочняющей фазой выступают ориентированные кристаллы, образующиеся в процессе направленной кристаллизации. В отличие от обычных композиционных материалов, эвтектические композиционные материалы получают за одну технологическую операцию. Существенное преимущество эвтектических композиционных материалов заключается в возможности получения направленной ориентированной структуры на уже готовых изделиях.

Структура образующейся эвтектики в результате направленной кристаллизации состоит, как правило, из кристаллов твердой прочной фазы (например, карбидов), распределенных в матрице, представляющей собой твердый раствор.

Форма образующихся кристаллов может быть в виде волокон или пластин.

Эвтектические композиционные материалы обладают высокой термической стабильностью и как следствие, высокими механическими свойствами при температурах, близких к плавлению эвтектики.

Способами направленной кристаллизации получают композиционные материалы на основе алюминия, магния, меди, никеля, кобальта, титана, ниобия, тантала и других элементов. Эвтектические композиционные материалы могут эксплуатироваться в широком интервале температур.